并发，又是并发

 

 

在 java 中守护线程和本地线程区别

java 中的线程分为两种：守护线程（Daemon）和用户线程（User）。任何线程都可以设置为守护线程和用户线程，通过方法 Thread.setDaemon(boolon)；true 则把该线程设置为守护线程，反之则为用户线程。Thread.setDaemon()必须在 Thread.start()之前调用，否则运行时会抛出异常。
两者的区别：唯一的区别是判断虚拟机(JVM)何时离开，Daemon 是为其他线程提供服务，如果全部的 User Thread 已经撤离，Daemon 没有可服务的线程，JVM 撤离。也可以理解为守护线程是 JVM 自动创建的线程（但不一定），用户线程是程序创建的线程；比如 JVM 的垃圾回收线程是一个守护线程，当所有线程已经撤离，不再产生垃圾，守护线程自然就没事可干了，当垃圾回收线程是 Java 虚拟机上仅剩的线程时，Java 虚拟机会自动离开。扩展：Thread Dump 打印出来的线程信息，含有 daemon 字样的线程即为守护进程，可能会有：服务守护进程、编译守护进程、windows 下的监听 Ctrl+break的守护进程、Finalizer 守护进程、引用处理守护进程、GC 守护进程。

什么是多线程中的上下文切换？

多线程会共同使用一组计算机上的 CPU，而线程数大于给程序分配的 CPU 数量时，为了让各个线程都有执行的机会，就需要轮转使用 CPU。不同的线程切换使用 CPU发生的切换数据等就是上下文切换。

  • 若当前线程还在运行而时间片结束后，CPU将被剥夺并分配给另一个线程。
  • 若线程在时间片结束前阻塞或结束，CPU进行线程切换。而不会造成CPU资源浪费。

对比串联执行和并发执行

``` java?linenums
`    private static final long count = 1000000;

public static void main(String[] args) throws Exception {
    concurrency();
    series();
}
/**
 * 并发执行
 * @throws Exception
 */
private static void concurrency() throws Exception {
    long start = System.currentTimeMillis();
    //创建线程执行a+=
    Thread thread = new Thread(new Runnable() {
        public void run() {
            int a = 0;
            for (int i = 0; i < count; i++) {
                a += 1;
            }
        }
    });
    //启动线程执行
    thread.start();
    //使用主线程执行b--;
    int b = 0;
    for (long i = 0; i < count; i++) {
        b--;
    }
    //合并线程，统计时间
    thread.join();
    long time = System.currentTimeMillis() - start;
    System.out.println("Concurrency：" + time + "ms, b = " + b);
}
/**
 * 串联执行
 */
private static void series() {
    long start = System.currentTimeMillis();
    int a = 0;
    for (long i = 0; i < count; i++) {
        a += 1;
    }
    int b = 0;
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        b--;
    }
    long time = System.currentTimeMillis() - start;
    System.out.println("Serial：" + time + "ms, b = " + b + ", a = " + a);
};

通过修改循环次数,对比串行运行和并发运行的时间测试结果：

循环次数并发执行时间串联执行时间
一百万 2ms 4ms
十万 2ms 2ms
一万 1ms 0ms

通过数据的对比我们可以看出。在一万以下的循环次数时，串联的执行速度比并发的执行速度块。是因为线程上下文切换导致额外的开销。

死锁与活锁的区别，死锁与饥饿的区别？

死锁：是指两个或两个以上的进程（或线程）在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。产生死锁的必要条件：

  • 互斥条件：所谓互斥就是进程在某一时间内独占资源。
  • 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
  • 不剥夺条件:进程已获得资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。
  • 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。活锁：任务或者执行者没有被阻塞，由于某些条件没有满足，导致一直重复尝试，失败，尝试，失败。活锁和死锁的区别在于，处于活锁的实体是在不断的改变状态，所谓的“活”， 而处于死锁的实体表现为等待；活锁有可能自行解开，死锁则不能。
    饥饿：一个或者多个线程因为种种原因无法获得所需要的资源，导致一直无法执行的状态。Java 中导致饥饿的原因：
  • 高优先级线程吞噬所有的低优先级线程的 CPU 时间。
  • 线程被永久堵塞在一个等待进入同步块的状态，因为其他线程总是能在它之前持续地对该同步块进行访问。
  • 线程在等待一个本身也处于永久等待完成的对象(比如调用这个对象的 wait 方法)，因为其他线程总是被持续地获得唤醒。
  • Java 中用到的线程调度算法是什么？采用时间片轮转的方式。可以设置线程的优先级，会映射到下层的系统上面的优先级上，如非特别需要，尽量不要用，防止线程饥饿。

Java中Runnable和Callable有什么不同？

Runnable和Callable都代表那些要在不同的线程中执行的任务。Runnable从JDK1.0开始就有了，Callable是在 JDK1.5增加的。它们的主要区别是Callable的 call() 方法可以返回值和抛出异常，而Runnable的run()方法没有这些功能。Callable可以返回装载有计算结果的Future对象。

什么是 Executors 框架？

Executor 框架是一个根据一组执行策略调用，调度，执行和控制的异步任务的框架。无限制的创建线程会引起应用程序内存溢出。所以创建一个线程池是个更好的的解决方案，因为可以限制线程的数量并且可以回收再利用这些线程。利用Executors 框架可以非常方便的创建一个线程池。

什么是阻塞队列？阻塞队列的实现原理是什么？如何使用阻塞队列来实现生产者-消费者模型？

阻塞队列常用于生产者和消费者的场景，生产者是往队列里添加元素的线程，消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器，而消费者也只从容器里拿元素。JDK7 提供了 7 个阻塞队列。分别是：ArrayBlockingQueue ：一个由数组结构组成的有界阻塞队列。LinkedBlockingQueue ：一个由链表结构组成的有界阻塞队列。PriorityBlockingQueue ：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。DelayQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的无界阻塞队列。LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。

什么是 Callable 和 Future?

Callable 接口类似于 Runnable，从名字就可以看出来了，但是 Runnable 不会返回结果，并且无法抛出返回结果的异常，而 Callable 功能更强大一些，被线程执行后，可以返回值，这个返回值可以被 Future 拿到，也就是说，Future 可以拿到异步执行任务的返回值。可以认为是带有回调的 Runnable。Future 接口表示异步任务，是还没有完成的任务给出的未来结果。所以说 Callable用于产生结果，Future 用于获取结果。

Java 中你怎样唤醒一个阻塞的线程？

在 Java 发展史上曾经使用 suspend()、resume()方法对于线程进行阻塞唤醒，但随之出现很多问题，比较典型的还是死锁问题。解决方案可以使用以对象为目标的阻塞，即利用 Object 类的 wait()和 notify()方法实现线程阻塞。首 先 ，wait、notify 方法是针对对象的，调用任意对象的 wait()方法都将导致线程阻塞，阻塞的同时也将释放该对象的锁，相应地，调用任意对象的 notify()方法则将随机解除该对象阻塞的线程，但它需要重新获取改对象的锁，直到获取成功才能往下执行；其次，wait、notify 方法必须在 synchronized 块或方法中被调用，并且要保证同步块或方法的锁对象与调用 wait、notify 方法的对象是同一个，如此一来在调用 wait 之前当前线程就已经成功获取某对象的锁，执行 wait 阻塞后当前线程就将之前获取的对象锁释放。

Java 中用到的线程调度算法是什么？

有两种调度模型：分时调度模型和抢占式调度模型。
分时调度模型是指让所有的线程轮流获得 cpu 的使用权,并且平均分配每个线程占用的 CPU 的时间片这个也比较好理解。Java虚拟机采用抢占式调度模型，是指优先让可运行池中优先级高的线程占用CPU，如果可运行池中的线程优先级相同，那么就随机选择一个线程，使其占用CPU。处于运行状态的线程会一直运行，直至它不得不放弃 CPU。

notify()和 notifyAll()有什么区别？

当一个线程进入 wait 之后，就必须等其他线程 notify/notifyall,使用 notifyall,可以唤醒所有处于 wait 状态的线程，使其重新进入锁的争夺队列中，而 notify 只能唤醒一个。如果没把握，建议 notifyAll，防止 notigy 因为信号丢失而造成程序异常。

当一个线程进入某个对象的一个 synchronized 的实例方法后，其它线程是否可进入此对象的其它方法？

如果其他方法没有 synchronized 的话，其他线程是可以进入的。
所以要开放一个线程安全的对象时，得保证每个方法都是线程安全的。

乐观锁和悲观锁的理解及如何实现，有哪些实现方式？

悲观锁：总是假设最坏的情况，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制，比如行锁，表锁等，读锁，写锁等，都是在做操作之前先上锁。再比如 Java 里面的同步原语 synchronized 关键字的实现也是悲观锁。乐观锁：顾名思义，就是很乐观，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量，像数据库提供的类似于 write_condition 机制，其实都是提供的乐观锁。在 Java中 java.util.concurrent.atomic 包下面的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式 CAS 实现的。
乐观锁的实现方式：

  • 使用版本标识来确定读到的数据与提交时的数据是否一致。提交后修改版本标识，不一致时可以采取丢弃和再次尝试的策略。
  • java 中的 Compare and Swap 即 CAS ，当多个线程尝试使用 CAS 同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。 CAS 操作中包含三个操作数 —— 需要读写的内存位置（V）、进行比较的预期原值（A）和拟写入的新值(B)。如果内存位置 V 的值与预期原值 A 相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值 B。否则处理器不做任何操作。
    CAS 缺点：
  • ABA 问题：比如说一个线程 one 从内存位置 V 中取出 A，这时候另一个线程 two 也从内存中取出 A，并且 two 进行了一些操作变成了 B，然后 two 又将 V 位置的数据变成 A，这时候线程 one 进行 CAS 操作发现内存中仍然是 A，然后 one 操作成功。尽管线程 one 的 CAS 操作成功，但可能存在潜藏的问题。从 Java1.5 开始 JDK 的 atomic包里提供了一个类 AtomicStampedReference 来解决 ABA 问题。
  • 循环时间长开销大：对于资源竞争严重（线程冲突严重）的情况，CAS 自旋的概率会比较大，从而浪费更多的 CPU 资源，效率低于 synchronized。
  • 只能保证一个共享变量的原子操作：当对一个共享变量执行操作时，我们可以使用循环 CAS 的方式来保证原子操作，但是对多个共享变量操作时，循环 CAS 就无法保证操作的原子性，这个时候就可以用锁。

如何在两个线程间共享数据？

在两个线程间共享变量即可实现共享。
一般来说，共享变量要求变量本身是线程安全的，然后在线程内使用的时候，如果有对共享变量的复合操作，那么也得保证复合操作的线程安全性。

什么是 ThreadLocal 变量？

ThreadLocal 是 Java 里一种特殊的变量。每个线程都有一个 ThreadLocal 就是每个线程都拥有了自己独立的一个变量，竞争条件被彻底消除了。它是为创建代价高昂的对象获取线程安全的好方法，比如你可以用 ThreadLocal 让SimpleDateFormat 变成线程安全的，因为那个类创建代价高昂且每次调用都需要创建不同的实例所以不值得在局部范围使用它，如果为每个线程提供一个自己独有的变量拷贝，将大大提高效率。首先，通过复用减少了代价高昂的对象的创建个数。其次，你在没有使用高代价的同步或者不变性的情况下获得了线程安全。

你如何在 Java 中获取线程堆栈？

kill -3 [java pid]不会在当前终端输出，它会输出到代码执行的或指定的地方去。比如，kill -3tomcat pid, 输出堆栈到 log 目录下。Jstack [java pid]这个比较简单，在当前终端显示，也可以重定向到指定文件中。-JvisualVM：Thread Dump不做说明，打开 JvisualVM 后，都是界面操作，过程还是很简单的。

Java 中 ConcurrentHashMap 的并发度是什么？

ConcurrentHashMap 把实际 map 划分成若干部分来实现它的可扩展性和线程安全。这种划分是使用并发度获得的，它是 ConcurrentHashMap 类构造函数的一个可选参数，默认值为 16，这样在多线程情况下就能避免争用。在 JDK8 后，它摒弃了 Segment（锁段）的概念，而是启用了一种全新的方式实现,利用 CAS 算法。同时加入了更多的辅助变量来提高并发度，具体内容还是查看源码吧。

volatile 变量和 atomic 变量有什么不同？

Volatile 变量可以确保先行关系，即写操作会发生在后续的读操作之前, 但它并不能保证原子性。例如用 volatile 修饰 count 变量那么 count++ 操作就不是原子性的。而 AtomicInteger 类提供的 atomic 方法可以让这种操作具有原子性如getAndIncrement()方法会原子性的进行增量操作把当前值加一，其它数据类型和引用变量也可以进行相似操作。

你对线程优先级的理解是什么？

每一个线程都是有优先级的，一般来说，高优先级的线程在运行时会具有优先权，但这依赖于线程调度的实现，这个实现是和操作系统相关的(OS dependent)。我们可以定义线程的优先级，但是这并不能保证高优先级的线程会在低优先级的线程前执行。线程优先级是一个 int 变量(从 1-10)，1 代表最低优先级，10 代表最高优先级。java 的线程优先级调度会委托给操作系统去处理，所以与具体的操作系统优先级有关，如非特别需要，一般无需设置线程优先级。

 

 

 

如何确保线程安全？

在 Java 中可以有很多方法来保证线程安全——同步，使用原子类(atomic concurrent classes)，实现并发锁，使用 volatile 关键字，使用不变类和线程安全类。

同步方法和同步块，哪个是更好的选择？

同步块是更好的选择，因为它不会锁住整个对象（当然你也可以让它锁住整个对象）。同步方法会锁住整个对象，哪怕这个类中有多个不相关联的同步块，这通常会导致他们停止执行并需要等待获得这个对象上的锁。同步块更要符合开放调用的原则，只在需要锁住的代码块锁住相应的对象，这样从侧面来说也可以避免死锁。

如何避免死锁？

 

 

 

Java多线程中的死锁
死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。这是一个严重的问题，因为死锁会让你的程序挂起无法完成任务，死锁的发生必须满足以下四个条件：

 

  • 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
  • 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
  • 不剥夺条件：进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。
  • 循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

避免死锁最简单的方法就是阻止循环等待条件，将系统中所有的资源设置标志位、排序，规定所有的进程申请资源必须以一定的顺序（升序或降序）做操作来避免死锁。

posted @ 2020-06-13 16:33  skyme  阅读(222)  评论(0)  编辑  收藏  举报